Jupiter je dobro poznat po svojim spektakularnim aurorama, dobrim delom zahvaljujući orbiteru Juno i nedavnim slikama koje je napravio svemirski teleskop Džejms Veb (JVST). Poput Zemlje, ovi zaslepljujući prikazi su rezultat interakcije naelektrisanih sunčevih čestica sa Jupiterovim magnetnim poljem i atmosferom.
Tokom godina, astronomi su takođe otkrili slabe aurore u atmosferama najvećih Jupiterovih satelita (tzv. „Galilejevih meseci“). Oni su takođe rezultat interakcije, u ovom slučaju, između Jupiterovog magnetnog polja i čestica koje izlaze iz atmosfere Meseca.
Otkrivanje ovih slabih aurora oduvek je predstavljalo izazov jer sunčeva svetlost koja se reflektuje sa mesečevih površina potpuno ispire njihove svetlosne potpise. U nizu nedavnih radova, tim predvođen Univerzitetom u Bostonu i Kaltehom (uz podršku NASA-e) posmatrao je Galilejeve mesece dok su prolazili u Jupiterovu senku.
Ova zapažanja su otkrila da Io, Evropa, Ganimed i Kalisto doživljavaju aurore kiseonika u svojim atmosferama. Štaviše, ove aurore su tamno crvene i skoro 15 puta svetlije od poznatih zelenih šara koje vidimo na Zemlji.
Istraživački tim uključivao je astronome iz Centra za svemirsku fiziku (CSP) na Univerzitetu u Bostonu, Odeljenja za geološke i planetarne nauke (GPS) na Caltechu, Laboratorije za atmosfersku i svemirsku fiziku (LASP) na Univerzitetu Kolorado, Zemlja i planete Nauka na UC Berkelei, Opservatorija velikog binokularnog teleskopa (LBT), Jugozapadni istraživački institut (SvRI), Institut za planetarnu nauku (PSI), Lajbnic-Institut za astrofiziku Potsdam (AIP) i NASA-in centar za svemirske letove Godard.
Dve studije pod naslovom „Optičke aurore Evrope, Ganimeda i Kalista“ i „Io optičke aurore u Jupiterovoj senci“ pojavile su se 16. februara u časopisu Planetari Science Journal.
Opservacije tima su kombinovale podatke sa Echelle spektrometra visoke rezolucije (HIRES) opservatorije Keck sa spektrima visoke rezolucije sa Velikog binokularnog teleskopa (LBT) i Opservatorije Apache Point (APO).
Ova zapažanja su bila tempirana da se vide Io, Evropa, Ganimed i Kalisto kada su ušli u Jupiterovu senku kako bi izbegli smetnje sunčeve svetlosti koja se reflektuje sa njihovih površina. Ovi podaci su otkrili vredne informacije o sastavu atmosfere Meseca, koji je uključivao gas kiseonika (kao što se očekivalo).
Ketrin de Kleer, profesorka Kalteha i vodeći autor jednog od dva rada, objasnila je u saopštenju za štampu Kek opservatorije:
„Ova zapažanja su nezgodna jer su u Jupiterovoj senci meseci skoro nevidljivi. Svetlost koju emituju njihove slabe aurore je jedina potvrda da smo čak i teleskop usmerili na pravo mesto. Sjaj različitih boja aurore nam govori šta atmosfere ovih meseci su verovatno sastavljene od. Otkrivamo da je molekularni kiseonik, baš kao i ono što udišemo ovde na Zemlji, verovatno glavni sastojak atmosfere ledenog meseca.“
Sva četiri Galilejeva meseca su pokazala iste aurore kiseonika, slične onome što vidimo sa Aurora Borealis i Australis (severno i južno svetlo) ovde na Zemlji.
U slučaju Evrope, Ganimeda i Kalista, sadržaj kiseonika u njihovoj atmosferi je posledica fotolize, procesa u kome se vodeni led sublimira i razlaže sunčevim zračenjem na gas vodonik i kiseonik. U Iovom slučaju, kiseonik je uzrokovan sumpor-dioksidom (izbačenim iz mnogih vulkana koji se nalaze na njegovoj površini) u interakciji sa sunčevim zračenjem da bi se formirao sumpor-monoksid i elementarni kiseonik.
Ali zbog njihove mnogo tanje atmosfere, ovaj kiseonik sija u tamnocrvenoj boji i (za Evropu i Ganimed) u infracrvenim talasnim dužinama – ove poslednje ljudsko oko ne može otkriti.
Zbog Ioove vulkanske aktivnosti, soli poput natrijum hlorida i kalijum hlorida su takođe prisutne u atmosferi, gde se takođe razlažu sunčevim zračenjem. Ovo dovodi do toga da aurore na Io emituju žuto-narandžasti sjaj (izazvan natrijum) i sijaju u infracrvenom (uzrokovan kalijumom).
Ovo je bio prvi put da su astronomi primetili ovaj infracrveni sjaj u atmosferi ovih meseci. Štaviše, nova merenja su takođe otkrila minimalne dokaze vodene pare, za koju se ranije smatralo da je komponenta u atmosferama Evrope, Ganimeda i Kalista.
Za sva tri meseca se pretpostavlja da imaju unutrašnje okeane ispod svojih ledenih površina, a postoje čak i neki privremeni dokazi da vodena para u atmosferi Evrope može biti rezultat aktivnosti oblaka. Smatra se da su ove perjanice povezane sa unutrašnjim okeanom Meseca ili rezervoarima tečnosti unutar njegove ledene ljuske.
Posmatranja su takođe pokazala kako Jupiterovo nagnuto magnetno polje uzrokuje da aurore variraju u sjaju dok se gasni gigant rotira. Nagib ovog polja, otprilike 10° od Jupiterove ose rotacije u poređenju sa nagibom od 11° Zemlje, znači da će meseci doživeti veću interakciju u određenim vremenima svoje orbite.
Na kraju, takođe su primetili kako je atmosfera brzo reagovala na temperaturne promene izazvane prelazom između izlaganja sunčevoj svetlosti i prolaska unutar Jupiterove senke. Rekao je Carl Schmidt, profesor astronomije na Univerzitetu u Bostonu i glavni autor drugog rada:
„Iov natrijum postaje veoma slab u roku od 15 minuta od ulaska u Jupiterovu senku, ali je potrebno nekoliko sati da se oporavi nakon što izađe na sunčevu svetlost. Ove nove karakteristike su zaista pronicljive za razumevanje atmosferske hemije Ia. Lepo je što pomračenja Jupitera nude prirodni eksperiment za naučite kako sunčeva svetlost utiče na njegovu atmosferu.“
Ova najnovija zapažanja su dodala uzbuđenje onome što je već veoma uzbudljivo polje istraživanja. U narednim godinama, svemirske agencije će poslati više robotskih istraživača u Evropu i Ganimed – NASA-in Europa Clipper i ESA-in JUpiter ICi moon Ekplorer (JUICE).
Ove misije će izvršiti višestruke preletanje ovih meseci, prikupiti podatke o sastavu njihove atmosfere i površina i pokušati da uoči naznake mogućeg života u njihovoj unutrašnjosti („biosignature“). Videti ove jarko crvene aurore izbliza neće biti ništa drugo do zapanjujuće!
